一种阵列式磁传感器及接地导体定位方法与流程

1.本发明涉及接地导体定位技术领域，具体涉及一种阵列式磁传感器及接地 导体定位方法。


背景技术：

2.目前的接地网的接地导体在耐腐蚀程度评估过程中，需要先进行定位，再 进行耐腐蚀程度测试，但现有的接地网的接地导体定位不精确，定位效率低 下，大大降低耐腐蚀的计算精确性和测试效率。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：提供一种阵列式磁传感器及接地导体定位方 法，以解决现有技术中存在的技术问题。
4.本发明采取的技术方案为：一种基于阵列式磁传感器的接地导体定位方 法，该方法步骤如下：
5.(1)根据阵列式amr传感器布置的两两相对布置的两组水平磁阻传感器 测得的磁感应强度判断接地导体方位；
6.(2)根据步骤(1)中得到的接地导体方位和一组竖直方向磁阻传感器 布置，计算被测接地导体的深度。
7.步骤(1)中阵列式amr传感器针对接地导体的方位判断时，在接地导体 上方的水平面中心布置一个水平方向的磁阻传感器六，围绕该磁阻传感器六 为中心布置磁阻传感器一、磁阻传感器二、磁阻传感器三和磁阻传感器四， 根据两两相对布置的两组磁阻传感器测得的磁感应强度值的大小判断接地导 体的埋设方位。
8.步骤(2)中被测接地导体的深度计算时，将磁阻传感器六置于被测接地 导体中点的正上方，在磁阻传感器六中心布置竖直方向的磁阻传感器五，上 方布置竖直方向的磁阻传感器七，根据磁阻传感器五和磁阻传感器七计算被 测接地导体深度。
9.步骤(1)中埋设方位的确定方法为：设磁阻传感器一、磁阻传感器二、 磁阻传感器三、磁阻传感器四和磁阻传感器六的磁感应强度分别为b1、b2、b3、 b4和b6，接地导体的方位按方向指示方法确定，即当b1＝b3、b2＝b4和b6≈0时， 接地导体方向朝向正中；当b1＝b3和b2＞b4时，接地导体指向正后；当b1＝b3和 b2＜b4时，接地导体方向指向正前；当b1＞b3和b2＝b4时，接地导体方向指向正 左；当b1＞b3和b2＞b4，接地导体方向指向左后；当b1＞b3和b2＜b4时，接地导体 方向指向左前；b1＜b3和b2＝b4时，接地导体方向指向正右；当b1＜b3和b2＞b4时， 接地导体方向指向右后；当b1＜b3和b2＜b4时，接地导体方向指向右前。
10.被测接地导体的深度计算方法如下：设磁阻传感器五与磁阻传感器七沿x 方向的磁感应强度分别为b5和b7，根据b5和b7的比值采用数值逼近的方法计 算被测接地导体的深度。
11.一种用于接地导体定位的阵列式磁传感器结构，包括磁阻传感器一、磁阻 传感器
二、磁阻传感器三、磁阻传感器四、磁阻传感器五、磁阻传感器六、 磁阻传感器七、竖直梁和四根水平梁，四根水平梁分四个相互垂直的方向固 定连接在竖直梁中下部，磁阻传感器一、磁阻传感器二、磁阻传感器三、磁 阻传感器四竖直固定连接在四根水平梁的自由端部，磁阻传感器六水平固定 连接在竖直梁底端，磁阻传感器七竖向固定连接在竖直梁中部以上，磁阻传 感器五竖向固定连接在竖直梁中下部且位于四根水平梁下方，竖直梁顶端通 过悬挂装置连接。
12.竖直梁和四根水平梁采用tdt-2020铝型材。
13.磁阻传感器一、磁阻传感器二、磁阻传感器三、磁阻传感器四、磁阻传感 器五、磁阻传感器六、磁阻传感器七均连接在转接板上，转接板通过面包板 连接在竖直梁和四根水平梁上。
14.面包板通过t型螺钉连接在竖直梁和四根水平梁上的t型槽上。
15.磁阻传感器一、磁阻传感器二、磁阻传感器三、磁阻传感器四、磁阻传感 器五、磁阻传感器六、磁阻传感器七均采用hmc1001磁阻传感器。
16.本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的磁阻传感器一、磁阻传感 器二、磁阻传感器三、磁阻传感器四和磁阻传感器六之间配合可对接地导体 方位进行探测；磁阻传感器五和磁阻传感器七所测磁场可用来计算得到接地 网导体的深度信息；磁阻传感器五所得磁场信息可用于判断接地网导体的腐 蚀状态，本发明能够实现接地导体的快速定位，定位精确可靠，方便进行腐 蚀状态检测。
附图说明
17.图1是基于阵列式磁传感器的接地导体定位方法流程图；
18.图2是接地网定位及腐蚀程度探测探头传感器布局示意图；
19.图3是接地导体埋设方位确定方法流程示意图；
20.图4是接地网定位及腐蚀程度探测探头安装结构示意图；
21.图5是接地网定位及腐蚀程度探测探头安装侧视结构示意图。
具体实施方式
22.下面结合具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
23.实施例1：如图1-5所示，一种基于阵列式磁传感器的接地导体定位方法， 该方法步骤如下：
24.(1)根据阵列式amr传感器布置探测接地导体方位探测：阵列式amr传 感器针对方位探测时，在接地导体上方的水平面中心布置一个水平方向的磁 阻传感器六，围绕该磁阻传感器六为中心布置磁阻传感器一、磁阻传感器二、 磁阻传感器三和磁阻传感器四，根据各个传感器的大小判断接地导体的埋设 方位；
25.(2)根据步骤(1)中接地导体方位确定后，将磁阻传感器六置于被测 接地导体中点的正上方，在磁阻传感器六中心布置竖直方向的磁阻传感器五， 上方布置竖直方向的磁阻传感器七，根据磁阻传感器五和磁阻传感器七计算 被测接地导体的深度。
26.步骤(1)中埋设方位的确定方法为：设磁阻传感器一、磁阻传感器二、 磁阻传感器三、磁阻传感器四和磁阻传感器六的磁感应强度分别为b1、b2、b3、 b4和b6，接地导体的方位
按方向指示方法确定，即当b1＝b3、b2＝b4和b6≈0时， 接地导体方向朝向正中；当b1＝b3和b2＞b4时，接地导体指向正后；当b1＝b3和 b2＜b4时，接地导体方向指向正前；当b1＞b3和b2＝b4时，接地导体方向指向正 左；当b1＞b3和b2＞b4，接地导体方向指向左后；当b1＞b3和b2＜b4时，接地导体 方向指向左前；b1＜b3和b2＝b4时，接地导体方向指向正右；当b1＜b3和b2＞b4时， 接地导体方向指向右后；当b1＜b3和b2＜b4时，接地导体方向指向右前。
27.被测接地导体的深度计算方法如下：在探测到接地导体的方位信息后，探 测探头置于被测接地导体中点的正上方(即b1、b3的差值δb
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＝0)，此时被测 接地导体产生的磁感应强度远大于相邻接地导体在此处的磁感应强度，所以 可只考虑被测接地导体产生的磁感应强度，可通过联合计算磁阻传感器五和 磁阻传感器七测量值得到被测接地导体的深度值，此时磁阻传感器五和磁阻 传感器七的方位坐标(即x和y)已确定。由单个接地网格磁感应强度理论可 得磁阻传感器五和磁阻传感器七沿x方向的磁感应强度分别为b5和b7，则
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为了消除外加激励电流不稳定以及泄漏电流对深度计算的影响，由式(1) 和(2)得：
[0031][0032]
式(1)-(3)中，z为探测探头距接地导体的垂直距离；a为当前被测接 地导体的长度；δh为磁阻传感器五与磁阻传感器七之间的垂直距离，b5和b7可 由传感器测量得到；
[0033]
采用数值逼近的方法按照如下方程进行z值的求解：
[0034][0035]
式中，为了尽可能获得较为精确的深度计算值，取ls≤10-6
，即认为此时 的z符合探测要求，式中，取ls≤10-6
，zi为垂直距离序列中的第i个值，ls为 逼近值。
[0036]
实施例2：如图4-5所示，一种用于接地导体定位的阵列式磁传感器结构， 包括磁阻传感器一1、磁阻传感器二2、磁阻传感器三3、磁阻传感器四4、 磁阻传感器五5、磁阻传感器六6、磁阻传感器七7、竖直梁8和四根水平梁 9，四根水平梁9分四个相互垂直的方向固定连接在竖直梁8中下部，磁阻传 感器一1、磁阻传感器二2、磁阻传感器三3、磁阻传感器四4竖直固定连接 在四根水平梁9的自由端部，磁阻传感器六6水平固定连接在竖直梁8底端， 磁阻传感器七7竖向固定连接在竖直梁8中部以上，磁阻传感器五5竖向固 定连接在竖直梁
8中下部且位于四根水平梁9下方，竖直梁8顶端通过悬挂 装置连接。竖直梁8长度为300mm，水平梁9的长度均为200mm；竖直梁8和 四根水平梁9采用tdt-2020铝型材。
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磁阻传感器一1、磁阻传感器二2、磁阻传感器三3、磁阻传感器四4、磁 阻传感器五5、磁阻传感器六6、磁阻传感器七7均连接在转接板上，转接板 通过面包板连接在竖直梁8和四根水平梁9上，面包板由3d打印部件连接于 铝型材上，并且可在其上滑动用以调整传感器之间的距离，电源经由5v稳压 模块为hmc1001传感器供电。
[0038]
面包板通过t型螺钉连接在竖直梁8和四根水平梁9上的t型槽上。
[0039]
磁阻传感器一1、磁阻传感器二2、磁阻传感器三3、磁阻传感器四4、磁 阻传感器五5、磁阻传感器六6、磁阻传感器七7均采用hmc1001磁阻传感器。
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接地网探测探头传感器布局如图2所示，其中1、2、3、4和6号传感器 之间配合可对接地导体方位进行探测；5和7号传感器所测磁场可用来计算得 到接地网导体的深度信息；5号传感器所得磁场信息可用于判断接地网导体的 腐蚀状态。传感器的布置位置直接影响到探测深度的准确性，所以通过数值 计算确定1号传感器与3号传感器之间的距离(2号传感器与4号传感器之间 的距离)与5号传感器与7号传感器之间的距离就显得至关重要。由现有技 术可知，空间内某一点的磁感应强度与该点的三维空间坐标有直接关系，而 探测接地网埋深时不仅与空间三维的坐标有关，更与5号传感器和7号传感 器间的高度差值δh有关计算过程更加复杂。因此必须先确定1号传感器与3 号传感器(2号传感器与4号传感器)的距离，通过控制变量的方法将后续测 定接地网深度时的变量进行缩减，这样才能做到有效且准确的计算。
[0041]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限 于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易 想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护 范围应以所述权利要求的保护范围为准。